隔振缓冲元件轴向拉伸冲击特性检测方法

水下非接触爆炸攻击作用下,隔振缓冲元件必然会产生剧烈的冲击压缩及拉伸响应,大量的实船及模型试验表明轴向拉伸往往会造成比轴向压缩更为严重的后果。但国内对于隔振缓冲元件拉伸条件下的冲击特性研究较少,相关特性参数的缺失已严重影响设备抗冲击能力的设计及计算,需要开展一些探索性的工作。为此,基于落锤冲击法,提出一套有、无预压条件下隔振缓冲元件轴向拉伸冲击特性参数的测试方法,并分别对两种型号的橡胶型隔振器开展拉伸冲击特性检测。通过试验结果与基础冲击法试验结果比对,表明采用落锤冲击法开展隔振缓冲元件轴向拉伸冲击特性的测试是可行的。同时,该文的试验结果也可为选择合适的隔振缓冲元件轴向拉伸和压缩冲击特性参数检测方法提供依据。

聚乙烯泡沫单填充纸瓦楞管的轴向跌落冲击缓冲吸能特性

利用聚乙烯闭孔泡沫单填充纸瓦楞管开展轴向跌落冲击试验,对比分析了结构参数和冲击参数对其缓冲吸能特性参数(比吸能、行程利用率、压缩力效率、比总体效率)的影响。结果表明,X向单填充管的动态缓冲吸能特性优于Y向单填充管,而静态缓冲吸能特性差于Y向单填充管。正四边形单填充管的动态缓冲吸能特性优于正五、六边形单填充管,X向正四边形单填充管的比吸能相较于正五、六边形管分别提高了114.4%和182.3%。对于跌落冲击压缩,单填充管的比吸能、行程利用率、比总体效率随着管长比的增大而减小,管长比为1.4的X向单填充管的比吸能相较于管长比为2.2和3.0的单填充管分别增加了45.8%和117.9%,而压缩力效率随着管长比的增大而增大。随着跌落冲击质量或冲击能量的增加,比吸能、行程利用率、压缩力效率和比总体效率皆呈增大趋势,冲击质量对X向单填充管的影响较大,而冲击速度则对Y向单填充管的影响较大。

纸蜂窝夹层管的轴向跌落冲击缓冲吸能特性研究

借鉴多边形管和瓦楞夹层管的设计思路,提出了纸蜂窝夹层管;通过轴向静态和轴向跌落冲击动态压缩实验,研究了正多边形纸蜂窝夹层管的缓冲吸能特性,分析了管方向、管横截面边数、管长比和跌落冲击能量对纸蜂窝夹层管缓冲吸能特性的影响。结果表明,在轴向静态压缩条件下,纸蜂窝夹层管的渐进屈曲变形模式明显,X向管的屈服强度比Y向管的高14.8%,而压溃强度比Y向管的低7.0%。随着管横截面边数的增加,纸蜂窝夹层管的行程利用率呈上升趋势,而比吸能、压缩力效率、比总体效率都呈下降趋势。在轴向跌落冲击载荷作用下,纸蜂窝夹层管也发生渐进屈曲变形,X向正四、正五、正六边形管的比吸能、比总体效率都优于Y向管,而行程利用率小于Y向管。随着管长比的增大或管横截面边数的增加,纸蜂窝夹层管的比吸能、行程利用率和比总体效率都呈明显下降趋势;随着跌落冲击能量的增大,比吸能、行程利用率和比总体效率总体呈上升趋势。

一种横截面为正五/六边形的四层复合材料管轴向冲击吸能研究

纸瓦楞夹层管为耐撞性问题提供了一种新思路。针对由聚乙烯泡沫对纸瓦楞夹层双管的双填充构型,利用轴向跌落冲击对比试验和参数化分析,重点研究这种四层复合材料管的缓冲吸能特性以及结构和冲击参数的影响。研究结果表明:双填充X轴方向瓦楞夹层双管的塑性平台区明显长于双填充Y轴方向双管,其吸能效果优于双填充Y轴方向双管;随着管横截面边数的增加,双填充双管的比吸能、单位体积吸能、比总体效率、平均压溃应力都下降;随着落锤质量的增加,双填充双管的缓冲吸能特性都递增;管长比为3.0时,双填充X轴方向正五边形双管的总吸能和比吸能分别比正六边形管提高了15.6%和48.8%,而双填充Y轴方向双管分别提高了14.4%和47.9%;管长比为2.2的双填充双管的初始峰值应力高于管长比为1.4和3.0的双填充双管,抗冲击性能更好。

轴向冲击下C型冷弯卷边槽钢构件的动力响应

针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应,采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形,验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化,结果表明:在较低冲击能量的作用下,翼缘对卷边的约束作用明显;而在较高冲击能量的加载过程中,冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板,卷边破坏严重;随着冲击速度的提升,C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。

集中冲击载荷下钢板条的动力响应试验研究

通过系统的落锤冲击试验研究集中冲击荷载作用下预加轴力的完好钢板条的动态响应机制及构件的垮塌行为.试验选用Q235的钢板材料进行加工制得长条形试件,对试件跨中施加不同速度的横向集中冲击荷载,配合高速相机,拍摄高速冲击试件的整个变形过程,通过测量确定试件的动力响应和最终变形.分别研究在不同的静态轴力作用下,试件跨中受到不同速度的横向冲击时的试件垮塌行为.试验研究得出:钢板条结构的变形强烈依赖于冲击速度(动能)的量值和预加轴力的关系.

螺旋箍筋混凝土短柱低速冲击作用实验研究

为了探究螺旋箍筋对约束混凝土短柱轴向冲击作用的影响,采用超高落锤试验机对不同配箍间距和直径的混凝土短柱进行轴向冲击试验。研究发现:螺旋箍筋的直径大于其间距对轴向冲击承载力的影响,且当螺旋箍筋的直径越大时,箍筋间距对冲击承载力的影响越小。冲击力峰值随着配箍率增大呈一次线性增大,在配箍率较大(1.94%~2.91%)时,配箍率增大对冲击力峰值影响较小;在配箍率较小(0.68%~1.83%)时,配箍率增大对冲击力峰值影响较大。

受压UHPC圆形墩柱抗冲击试验及简化分析方法

为了研究受压UHPC墩柱的抗冲击性能,开展UHPC墩柱和普通钢筋混凝土墩柱的落锤冲击试验,试验变量为轴力。试验中测量冲击力和墩柱位移,并采用高速摄像机记录冲击过程中墩柱裂缝发生、发展直至破坏的全过程。在此基础上,建立基于纤维非线性有限元和两自由度质量-弹簧-阻尼系统的简化分析方法,用于分析受压墩柱的冲击响应。通过与试验结果对比,验证简化分析方法的有效性。基于简化分析方法进行了墩柱抗冲击极限承载能力分析和参数影响分析。研究结果表明:受压UHPC墩柱的抗冲击能力显著优于普通混凝土墩柱,多次冲击作用下总耗能远高于普通混凝土墩柱;UHPC具有良好的抗压性能和耐撞性,促使了"压力拱效应"的出现,能够显著提高受压墩柱的抗冲击性能;无轴压UHPC墩柱在冲击作用下呈现出典型的少筋破坏,当UHPC用于受弯构件或低轴力情况时,相比普通钢筋混凝土构件需提高最小配筋率要求;受压UHPC墩柱耗能能力约为普通混凝土墩柱的2.27倍;当冲击能量一定时,提高受压UHPC墩柱的配筋率和配箍率,能有效地减小墩柱跨中峰值位移和残余位移,但峰值力变化较小;相同配筋率时,提高冲击能量,跨中位移、残余位移、冲击力峰值也相应增大。

聚乙烯泡沫单填充纸蜂窝夹层管的轴向缓冲吸能特性

借鉴波纹管、夹层管和泡沫填充管等设计思想,利用纸蜂窝和聚乙烯泡沫这两种优质缓冲吸能材料,提出聚乙烯泡沫单填充正多边形纸蜂窝夹层管的设计思路。通过静态和动态轴向压缩试验分析,研究这类结构的轴向缓冲吸能特性,探讨结构参数、跌落冲击参数对变形特征和关键吸能指标的影响,为其结构设计与性能优化提供参考。结果表明,在轴向静态压缩情况下,单填充纸蜂窝夹层管发生渐进屈曲变形且泡沫发生非均匀变形,X向管的屈服强度、压溃强度和塑性平台应力均优于Y向管。随着管横截面边数的增加,单填充管的比吸能、行程利用率和比总体效率都呈下降的趋势。在轴向跌落冲击载荷作用下,X向管的比吸能、比总体效率都高于Y向管,而行程利用率低于Y向管。随着管长比或管横截面边数的增加,管的比吸能、行程利用率和比总体效率都有明显的下降,而随着跌落冲击能量的增加,管的比吸能、行程利用率和比总体效率近似于线性增加。